李大成/海裝裝備采購(gòu)中心
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某濾波電容燒毀故障的分析處理及改進(jìn)
李大成/海裝裝備采購(gòu)中心
【摘 要】針對(duì)再次出現(xiàn)的某濾波電容燒毀的質(zhì)量問題,本文進(jìn)行了原因分析,并按照“雙五條”歸零要求進(jìn)行了歸零,提出了產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)和電容器質(zhì)量控制的措施。
【關(guān)鍵詞】電容器;燒毀;技術(shù)歸零
2012年,從外場(chǎng)返回一臺(tái)蓄電池組主充電器,反映該住充電器通風(fēng)管口有焦糊味,且在地面電源上電時(shí)主蓄綠燈閃亮,導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)電機(jī)上的交流配電盒斷路器跳開。在開蓋檢查后發(fā)現(xiàn),該充電器內(nèi)部的某型交流濾波器被燒毀,導(dǎo)致產(chǎn)品停止工作、不能充電,經(jīng)該交流濾波器研制生產(chǎn)單位分析認(rèn)為,該濾波器實(shí)效是由其內(nèi)部的X電容引腳與PCB的焊接點(diǎn)虛焊引起的。今日,工廠再次收到外場(chǎng)返修產(chǎn)品,且該返修產(chǎn)品故障現(xiàn)象與上次故障類似,經(jīng)了解查明,充電器內(nèi)部的交流濾波器再次出現(xiàn)燒毀的故障現(xiàn)象。
問題發(fā)生后,相關(guān)部門高度重視,按照返修流程向相關(guān)部門進(jìn)行了情況通報(bào),組織人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了檢查和原因分析,并將該交流濾波器返回研制生產(chǎn)單位進(jìn)行實(shí)效分析,同時(shí)選派技術(shù)和質(zhì)量人員一起參加相關(guān)工作。
該交流濾波器是由A、B、C三相組成,內(nèi)部有共模電感及X電容等組件。在對(duì)該交流濾波器進(jìn)行開蓋前后,工廠對(duì)產(chǎn)品的外觀進(jìn)行了仔細(xì)檢查,測(cè)量了其直流電阻、電感量、電容量等值,發(fā)現(xiàn)A相和C相之間的三只X電容中的其中兩只電容的封裝外殼已出現(xiàn)部分損壞且該兩只電容器已失效,另一只X電容已全部碳化,只剩兩根電容引腳,其下方PCB板燒穿約6×6mm,A相輸出端周圍殼體焊縫處焊錫已融化,共膜電感A相繞組已燒斷,其磁芯外殼被燒壞。通過(guò)以上現(xiàn)象說(shuō)明,交流濾波器內(nèi)部PCB出現(xiàn)了大面積的碳化現(xiàn)象,并引起嚴(yán)重的短路現(xiàn)象,使得A、C相電流比B相電流大,導(dǎo)致A相漆包線燒斷。為徹底查明故障原因,工廠再上次分析的基礎(chǔ)上,借鑒前期其他產(chǎn)品故障分析的經(jīng)驗(yàn),重新對(duì)X電容出現(xiàn)碳化的現(xiàn)象進(jìn)行了分析,對(duì)電容碳化可能存在的因素進(jìn)行了逐個(gè)分析:
1.固有缺陷。如果電容器內(nèi)部存在一定程度的空隙等固有微缺陷,該類缺陷會(huì)使電容器抗電強(qiáng)度下降,并在一定強(qiáng)度的電場(chǎng)作用下就可能引起電容器擊穿,從而造成電容器短路燒毀。另外,固有缺陷會(huì)使電容介質(zhì)損耗增大,空隙處在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生漏電而使電容器發(fā)熱量增加,在電場(chǎng)和熱量的不斷積累作用下,造成電容器熱擊穿,短路燒毀。
2.外應(yīng)力作用造成裂紋損傷。外應(yīng)力作用通??煞譃闊釕?yīng)力和機(jī)械應(yīng)力兩大類。在焊接或安裝過(guò)程中,由于外應(yīng)力作用,電容器內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)裂紋,從而使得電容參數(shù)出現(xiàn)異常。一般情況下,電容器內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生可能導(dǎo)致其產(chǎn)生短路的現(xiàn)象;但當(dāng)在電場(chǎng)、潮氣等綜合環(huán)境作用下,裂紋處就會(huì)逐漸形成漏電通道,導(dǎo)致電容器絕緣電阻和抗電強(qiáng)度下降,從而發(fā)生電容器短路、擊穿甚至燒毀等現(xiàn)象。由于X電容的工作電壓為交流275V,遠(yuǎn)高于交流濾波器的工作電壓115V。而從印制板燒毀的情況來(lái)看,印制板底燒毀面積明顯大于安裝元器件一面的面積,即燒毀現(xiàn)象首先發(fā)生在印制板底板。因此,綜合上述現(xiàn)象及分析,該交流濾波器短路是由于X電容在裝配過(guò)程中出現(xiàn)損傷或存在固有缺陷,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后,該電容形成漏電通道,并最終形成短路產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致焊孔周圍PCB板碳化,短路產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致相應(yīng)位置的電容溫度升高,當(dāng)超過(guò)其允許的最高溫度時(shí)發(fā)生電容擊穿燒毀,從而產(chǎn)生上述的A相共模電感的漆包線燒斷及X電容燒毀等現(xiàn)象。
為避免類似問題的重復(fù)發(fā)生,根據(jù)實(shí)際情況,制定了相應(yīng)的解決措施:
1.在供方對(duì)發(fā)生的問題進(jìn)行嚴(yán)格歸零。一是完善交流濾波器設(shè)計(jì),采用金屬化過(guò)孔處理的PCB電路板,優(yōu)化焊盤,同時(shí)改進(jìn)降溫、散熱設(shè)計(jì),加強(qiáng)交流濾波器殼體散熱速度,降低內(nèi)部溫度,使得電容器不會(huì)因短路而燒毀;二是完善工藝文件,將焊接要求操作時(shí)間T<10S更改為5S<T<10S,以保證焊接時(shí)的溫度達(dá)到焊料充分潤(rùn)濕的溫度,同時(shí)采用溫控電烙鐵進(jìn)行焊接,并按特殊工藝過(guò)程進(jìn)行控制;三是在焊接工序后增加質(zhì)量控制點(diǎn),對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行≥10倍顯微鏡鏡檢,并在產(chǎn)品生產(chǎn)完成后使用X光檢查,提出有多余物的濾波器;四是在產(chǎn)品出所前進(jìn)行溫度沖擊和振動(dòng)試驗(yàn),提前篩選出有瑕疵的交流濾波器。
2.工廠加強(qiáng)對(duì)供方的過(guò)程控制。一是對(duì)供方的特殊過(guò)程進(jìn)行確認(rèn);二是派人前往供方對(duì)交流濾波器在出所前的溫度沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行全過(guò)程檢查;三是對(duì)供方交付的交流濾波器進(jìn)行X光抽樣檢查。
3.做好舉一反三工作。一是按照更改后的工藝文件要求,對(duì)目前在廠的交流濾波器進(jìn)行X光檢查;二是對(duì)在廠裝有該交流濾波器的產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)查,并對(duì)外場(chǎng)產(chǎn)品使用情況進(jìn)行了解。
當(dāng)前,隨著電子裝備科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,元器件的技術(shù)、工藝和質(zhì)量等級(jí)都等到了很大提高,而在科研生產(chǎn)過(guò)程中,很多承制單位仍存在著“邊研制、邊生產(chǎn)、邊交付”現(xiàn)象,由于經(jīng)費(fèi)、進(jìn)度等各方面的原因,一些產(chǎn)品仍然沿用以前選用的低質(zhì)量等級(jí)元器件,從而影響了產(chǎn)品質(zhì)量。因此在質(zhì)量監(jiān)督過(guò)程中,要以可靠性為關(guān)注焦點(diǎn),督促工廠在研制過(guò)程中要嚴(yán)格貫徹可靠性設(shè)計(jì)思想,落實(shí)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,認(rèn)證開展可靠性預(yù)計(jì)、分配與分析等工作,加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和元器件選型的控制,在生產(chǎn)和使用過(guò)程中要加強(qiáng)可靠性管理工作,開展可靠性摸底與鑒定試驗(yàn),重視元器件二次篩選和質(zhì)量控制,注重收集產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,適時(shí)組織進(jìn)行可靠性增長(zhǎng),不斷提高裝備可靠性水平。